CNC铣削是全球制造商最常用的CNC加工工艺，用于生产具有复杂几何形状的三维零件。CNC铣削是一种减材制造工艺，它使用旋转主轴，主轴上安装有多齿切削刀具，当刀具与工件接触时，切削材料。
CNC 铣床是一种自动切割机，它按照 CAM 软件生成的预编程路径在零件上创建精确的切口、特征和薄几何形状。
CNC铣削涉及诸多方面，但最重要的是了解计算机数控 (CNC) 以及如何使用不同的 CNC 铣削工艺生产 CNC 加工零件。在本博客中，您将从机械加工的角度了解 CNC 铣削，并在最后找到一个实用技巧，帮助您选择合适的铣削工艺。
CNC加工概述
CNC 铣削是 CNC 加工过程的一部分，例如 CNC 车削、CNC 钻孔和 数控电火花加工 机器，它们都是减材制造过程的一部分。数控加工使用计算机数控 (CNC) 来控制切削刀具的运动。
现代 CNC 机床能够调整切削速度、主轴转速、刀具旋转方向、进给速率以及执行换刀操作。所有这些信息都存储在 CNC 指令中，这些指令以 G代码 或 M 代码。
CNC加工的主要特点：
高精准度
紧密公差
重复性
多轴加工
CAD 和 CAM 优化
从小批量到大批量生产的零件
什么是数控铣床
CNC铣床是一种先进的制造设备，它使用计算机数控技术来控制连接铣刀的旋转主轴。CNC铣床由几个关键部件组成
主轴： 带有锥度的直杆，用于固定切削刀具
工作表： 由夹具和治具组成，配有夹具，可牢固地固定工件
轴数 包括主轴在内的 3 个或更多轴可使刀具在 X、Y 和 Z 轴上移动。
控制单元： 机器内置的小型微处理器，可以解释机器代码
换刀装置： 可更换切削刀具的模块
床： 铣床床身由铸铁或结构钢制成，用于支撑机器的重量以及旋转和运动部件。
探测： 先进的数控铣床配有探头，可以在切割工件之前测量工件尺寸或校准机器。
CNC 铣削是如何工作的？
CNC铣削工艺从工件准备开始。原材料需使用夹具或标准夹具固定在工作台上，以确保无振动或松动。
工具选择： 不同类型的数控铣刀适用于不同类型的切削，例如型腔、腔体和轮廓。此外，切削刀具的类型也会影响零件的整体光洁度和刀痕。您可以根据设计需求，从各种立铣刀、钻头或面铣刀中进行选择。
CNC 铣床的板载控制器会解析上传的 G 代码，以控制刀具的运动。它可以引导刀具并控制工作台的运动。在先进的 CNC 铣床中，它可以绕主轴旋转工作台或刀具。这些机床被称为 5 轴铣床，并带有称为 A 轴和 B 轴的附加旋转轴。
材料去除
材料通过加工程序控制的旋转刀具逐层切削。对于韧性较高的材料和较高的切削速度，需要使用冷却液喷雾或冷却液流过工件，以保持刀具冷却并延长其使用寿命。
CNC铣床执行G代码，控制主轴转速、刀具运动、进给速率、切削深度和切削次数。执行完整的G代码后，零件将获得“加工后”的表面光洁度，粗糙度值为Ra 3.2。去毛刺、抛光和磨削等后处理技术可以进一步改善表面粗糙度，并满足严格的公差要求。
CNC 铣削是一种高度可重复的过程，可以在很大程度上生产相同的零件，并且铣床中的自动换刀装置可以减少人工干预、手工劳动和停机时间。
不同类型的数控铣削工艺
CNC铣削可以通过各种CNC铣削工艺实现各种形状和复杂的几何形状，如平面、曲线轮廓和圆角。
周边（板坯）铣削
在周边铣削中，切削刀具从工件外缘去除材料，形成平面以及诸如板坯或轮廓之类的平面特征。周边铣削或板坯铣削是铣削的起始工序之一，可用于为后续铣削工序准备工件。
切削刀具的旋转轴与工件表面平行，刀具的外周（外刃）与材料接触。切削深度较小，切削宽度不超过刀具直径。
用于周边铣削的切削刀具：板坯铣刀、侧面铣刀和面铣刀以及具有外部切削刀具几何形状的立铣刀。
周边铣削的应用平面
护肩
老虎机
平面区域
平铣
平面铣削是一种表面加工操作，使用圆柱形切削刀具从工件表面去除材料，从而在工件上形成光滑的平面。平面铣削也可以被认为是一种圆周铣削。
切削刀具平行于工件切削面旋转，加工出平坦的表面。平铣削也涉及较浅的切削深度，切削宽度与刀具直径相同。
平面铣削有两种方法：顺铣和逆铣。两种工艺都能达到所需的公差，但顺铣能获得更好的表面光洁度。
平面铣削有很多优点，特别是它可以高效地加工出平面
应用加工金属块
新型金属铸件
加工较大的零件和表面
面铣
面铣是一种数控铣削工艺，铣刀逐层切除材料，形成平坦表面。切削方向垂直于刀具旋转轴。刀具底部与工件相互作用，切削掉工件上的材料。在某些切削工艺中，甚至侧刃也会与工件接触。
材料被平行于工件表面去除，从而形成均匀的表面。用于面铣的数控铣刀是一种底部和侧面有多个齿的平头立铣刀。壳式铣刀、飞铣刀和面铣刀等刀具可在面铣中产生光滑的表面。
面铣可以生产公差严格（高达 +/- 0.001 英寸）的零件，并且是一种多功能铣削 CNC 加工服务，使用 CNC 程序自动调整切削深度、进给和速度。
应用平面
精细的表面光洁度
端铣
立铣是一种特殊的铣削操作，基于一种称为立铣刀的刀具，其端部结构有圆头、锥形或直头。立铣会根据具体操作（仿形铣削或开槽）使用刀具的侧面和底部。常见的立铣刀包括用于开槽和凹槽的平头立铣刀、用于曲面加工的球头立铣刀以及圆角立铣刀。
应用老虎机
口袋
等高线
金属和塑料中的 3D 特征
立铣刀可以执行开槽、型腔加工、仿形加工和插铣等操作。立铣刀有多种刃口设计，可以优化切削性能和性能。
型腔铣削
型腔铣削是指在特定参数范围内定义铣削区域，并去除工件内该封闭区域内的材料。它是一种可以创建型腔的立铣削，用于快速清除工件上的材料。
型腔铣削可用于加工工业生产部件的凹槽和模腔等精密结构。型腔铣削通常使用立铣刀，并通过三轴加工组合进行多次切削，以达到所需的深度和形状。
应用在不锈钢或铝块中创建凹槽
模具制作
创建凹槽
角度铣削
角度铣削与其他类型的数控铣削类似，不同之处在于切削刀具以相对于工件表面一定的角度与工件啮合。这意味着，如果工件为平面，刀具可以以垂直轴和水平轴之间的一定角度进行接触。
角度铣削用于在零件上制作角度特征，并且是少数几个可以在 CNC 铣床上连续且重复地完成的工艺之一，而手动铣床上则无法完成。
角度铣削利用几种类型的铣刀：单角铣刀、双角铣刀和立铣刀。
应用加工斜面
加工凹槽
斜边
齿轮中的倾斜部分
模具
3D轮廓铣削
3D轮廓铣削可以在工件上生成复杂的3D特征。3D轮廓遵循由计算机辅助设计和制造工艺生成的复杂而精确的刀具路径。与传统铣削工艺不同，XNUMXD轮廓铣削专注于自由曲面切削和轮廓几何形状，例如曲线、斜坡或有机形状。
3D轮廓铣削可去除微小材料并逐渐塑造工件形状。该工艺通常使用球头立铣刀，非常适合加工光滑的曲面。
在 3D 轮廓铣削中，关键是刀具路径策略的类型。
Z 轴轮廓绘制： 工具按照 3D 形状在垂直深度层中移动。
流线铣削： 该工具遵循表面的自然曲线，实现平滑过渡
螺旋路径： 该工具沿着螺旋线形成连续的曲面。
数控铣床有哪些不同类型
CNC 铣床种类繁多，每种类型都旨在高效、精确地执行重复性任务。CNC 铣床（例如 3 轴或 5 轴铣床）几乎可以执行所有铣削操作，甚至包括立式和卧式铣床上完成的操作。
立式铣床
立式铣床因其切削刀具的方向而得名。主轴轴线垂直于工件，刀具上下移动以去除工件上的材料。
立式铣床在切削复杂几何形状和精密设计时，接触工件的距离有限。大多数立式铣床都是床身铣床，工作台仅沿 X 轴和 Y 轴移动，而主轴沿 Z 轴移动。
卧式铣床
卧式铣床与立式铣床类似，但主轴轴线和切削刀具与工作台平行。卧式铣床配有旋转工作台，可实现多面加工。
卧式铣床可对大型零件和重型材料（如不锈钢和铸铁）进行铣削操作。
卧式铣床是大型数控机床，成本较高且设置较复杂。
三轴铣床
三轴数控铣床是标准铣床，能够加工中小型零件，有时甚至能够加工大型零件。机床以三个线性轴运行，工件固定。三轴铣床拥有用户友好的机器界面，并且由于其自动化特性，许多铣床可以由非技术人员控制。
三轴铣床编程简单，价格实惠，在业内应用广泛。三轴数控铣床的唯一缺点是零件角度复杂，无法进行切削加工。
三轴铣床
5 轴 CNC 铣床可以在 3 个线性轴（X、Y 和 Z）上移动机床，并能够围绕 2 个线性轴（A + B 轴）旋转刀具，从而使机床总共有 5 个轴可以操纵。
倾斜式机床可以制造复杂的几何形状，例如涡轮机和医疗植入物。总体而言，五轴数控铣床是一套复杂的机床，专门用于制造专用工具。它成本高昂，编程复杂，并且需要技术专家来操作。
龙门铣床
龙门铣床的特点是带有导轨的桥式结构，机床悬挂于桥式结构上。龙门铣床可以配备多个主轴。大多数龙门铣床的机床可以沿Z轴移动，工作台可以沿X轴和Y轴移动工件。在某些龙门铣床中，刀具可以沿3个或更多轴移动。
使用多个铣削主轴使得龙门铣削能够高效地从长工件上去除材料，并自动换刀。
万能铣床
万能铣床结合了立式和卧式铣床的功能，为工具室、车间和中小型制造流程提供 CNC 加工。
万能铣床的结构具有大型底座和可垂直或水平放置的主轴。万能铣床配有可旋转的旋转工作台，可进行角度加工。
大多数通用铣床用于制作工具和模具几何形状、齿轮切削和大型零件原型制作。
龙门铣床
龙门铣床是一种大型数控铣床，采用桥式结构，机床和主轴安装在桥式结构左右悬挂的轨道上。
龙门铣床是专门用于加工大型金属结构和零件（例如船舶部件、飞机机翼和模具）的数控铣床。龙门铣床运行成本较高，但适合重型加工。
CNC铣削的优点
精度和重复性
CNC铣床能够生产出公差在一定范围内的相同零件。它能够实现严格的公差（+/- 0.0001英寸以内），从而确保零件的一致性和高质量。CNC铣削加工能力使其能够加工几乎任何形状，同时最大程度地减少人工干预和错误率。
高产量运行
CNC铣床依靠计算机辅助制造来生成刀具路径，并将操作顺序精确到刀具行程次数。这使得设计师能够通过控制铣刀运动和参数（例如转速、切削速度、切削深度、接近角等）来精确地创建他们想要的零件。
CNC铣削工作可以全天候不间断地进行，从而提高了生产效率和加工操作的可扩展性。
复杂几何
CNC铣削可以为您的工件生产复杂的特征和零件设计。它还可以在任何阶段更改零件设计并调整零件模型，从而实现快速原型设计和设计调整。
能力
现代数控加工采用数控铣削以及铣削和数控车削相结合的工艺（称为车铣复合加工），可以加工复杂的零件以及矩形块状的倒角。数控铣削的功能无穷无尽，但数控铣削的成本会随着数控技术和零件复杂程度的提高而增加。
加工各种材料
手动切割和塑形机器受材料限制。例如，许多手动机器专门用于切割不锈钢或青铜等较软的金属。
CNC 铣床只需更换刀具即可加工各种材料，从丙烯酸到塑料再到钛合金。对于较硬的材料，您可以选择高低转速的铣床，这样既能加工软材料，又能加工硬材料，CNC 铣床的优势就体现出来了。
数控铣削的成本是多少？
CNC铣削的成本取决于CNC加工的类型（3轴或5轴）、材料和生产规模。对于较大的批量，价格会按零件平均计算，从而降低每个零件的价格。
CNC 铣削成本还取决于所需的公差和零件的复杂性。
40 轴 CNC 加工服务的每小时加工费用最低为 3 美元，不包括材料、编程或任何特殊工具。
结语
CNC铣削技术通过提供设计多功能性和灵活性，彻底改变了CNC加工行业。从能够雕刻复杂图案的CNC雕刻机，到能够进行不同加工操作和刀具更换的转塔铣床，这些机床在制造耐腐蚀性能优异的不锈钢、钛合金和铝合金零件方面表现出色，适用于航空航天和汽车等行业。
机床主轴是数控铣床的关键部件，为圆角铣刀、立铣刀、平铣刀以及许多其他多刃铣刀等刀具提供动力，以实现光滑的表面处理。无论是生产注塑模具的原型，数控铣削都是中小批量生产零件的理想选择。
常见问题 (FAQ)
问： CNC铣削是什么意思？
A: CNC 铣削使用计算机控制的机器切割和塑造金属或塑料等材料，从而制造具有复杂设计的精密零件。
问：CNC铣削容易吗？
A: CNC铣削需要学习编程基础知识、CAD和CAM技能以及机器设置。成为一名CNC加工操作员可能需要数月甚至数年的时间。